劉洋 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于單片機的空調(diào)溫度控制器設(shè)計

劉洋 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

本文的溫度控制器設(shè)計用到的單片機型號是AT89C52，該單片機在控制器起到了檢測和控制的作用，組成部分包括了電路顯示、電源電路、鍵盤、轉(zhuǎn)換器、控制電路輸出等等；而且這個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)顯示溫度設(shè)置溫度以及控制空調(diào)等。

ADC0809 溫度控制器 單片機

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，溫度控制器在工農(nóng)業(yè)、科學(xué)領(lǐng)域等方面都起到了很大的作用，而且使用的范圍逐漸擴展。在這些年以來，溫控器主要包括了2個發(fā)展階段，首先是集成溫度控制器的模擬，其次是智能數(shù)碼溫控器?，F(xiàn)今，溫度控制器正在從模擬式轉(zhuǎn)為數(shù)字式方向轉(zhuǎn)變，從集成化轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑l(fā)展。溫度控制器的作用主要是控制溫度，按照比較用戶對溫度的需求與系統(tǒng)設(shè)定的溫度從而對中央空調(diào)的風閥或者風機進行控制，最終實現(xiàn)溫度需求值。采用的方法存在很多種，然而現(xiàn)今存在的主要包括了機械式和智能式兩種。

現(xiàn)在即使空調(diào)制冷產(chǎn)品在持續(xù)大量研發(fā)，然而因為我國人口分布廣泛而且數(shù)量比較多，需求也十分龐大。溫度控制器對人們的生活有著極其重要的意義，如果溫度不適，會對農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)生十分惡劣的影響，也會在很大程度上對人們的生活造成很大的影響。以往的溫度控制選擇的方式是機械通風，通過在室內(nèi)與室外之間進行換氣，從而降低溫度。傳統(tǒng)意義上打開與關(guān)閉通風設(shè)備的操作都是需要人控制，也就是人們需要不斷地對室內(nèi)以及室外的溫度進行觀察，根據(jù)相關(guān)的要求從而按下不同的通風設(shè)備開關(guān)，從某種程度上講這種方式對人們的體力有著很大的要求，而且可靠性不強，投入的人力成本高。所以，設(shè)計基于單片機的溫度控制器有著很大的實踐意義以及理論意義。

1 硬件電路設(shè)計

空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的作用是設(shè)置溫度，顯示溫度以及采集溫度數(shù)據(jù)等操作，進而可以控制空調(diào)溫度。傳統(tǒng)意義上的溫度控制器設(shè)計用到了鉑電阻，即使有著很好的測量線性度，而且也有著高精度，然而設(shè)計電路的過程中存在很大的難度，同時測量電路的系統(tǒng)也十分巨大，不易于調(diào)試，另外需要投入昂貴的成本。所以考慮到這些因素后，本文選擇的測溫器件是DS18B20。通過DS18B20外部溫度信號會把輸入的模擬信號向8位數(shù)字信號轉(zhuǎn)變，通過并口AT89C52)系統(tǒng)會進行接收。單片機系統(tǒng)把所接收到的數(shù)字信號進行譯碼處理，然后借助于LCD1602顯示溫度，而且單片機系統(tǒng)實現(xiàn)的操作還包括了掃描鍵盤、設(shè)置按鍵溫度等。比較系統(tǒng)事先設(shè)置的溫度與待處理溫度信號，從而能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)停止、制冷以及制熱等狀態(tài)，最終完成智能化空調(diào)的目的。與此同時，輸入鍵盤過程中，用到了軟件的方式實現(xiàn)誤操作輸入修正，也就是輸入溫度范圍一定要在系統(tǒng)硬件規(guī)定的范圍之內(nèi)，從而將誤操作出現(xiàn)的概率減少，將系統(tǒng)的可靠性提高。系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的整體框圖

圖2 AT89C52引腳圖

2 功能模塊電路設(shè)計

該系統(tǒng)用到的單片機型號AT89C52，是來自ATMEL公司，AT89C52使得在線調(diào)試操作大大增強了，也就是程序能夠下載JTAG接口，進行調(diào)試以及固化，所以開發(fā)這個芯片用到的硬件仿真器成本不會很高，能夠完成實時仿真，用戶可以使用全部的資源，能夠進行系統(tǒng)編程以及在線編程。AT89C52引腳圖如圖2所示。

表1 1602型液晶接口信號

2.1 振蕩電路設(shè)計

AT89C52里面存在反相放大器，CPU接收來自振蕩器中的信號，該信號是作為時鐘信號進行傳送，從而對CPU進行驅(qū)動。放大器的輸人端對應(yīng)著引腳XTAL1，以及輸出端對應(yīng)的是XTAL2。該放大器通過結(jié)合片外石英晶體最終形成了自激振蕩器。電容C1和C2取值沒有很大的限制，然而其大小會對穩(wěn)定性、頻率的高低以及快速性起到?jīng)Q定的作用。石英晶體外接的時候，C1與C2的取值通常情況下是40pF-10pF范圍之間。

2.2 復(fù)位電路設(shè)計

復(fù)位單片機的作用是初始化CPU以及相關(guān)的功能部件，同時開始于該狀態(tài)。不管是在電源單接上在前亦或是斷電后復(fù)位操作都是必須的。如果系統(tǒng)的工作狀態(tài)是正常進行的時候，同時穩(wěn)定振蕩器以后，假如有高電平存在RST引腳處，那么CPU就會發(fā)出響應(yīng)，同時實現(xiàn)復(fù)位系統(tǒng)。復(fù)位主要包括了上電復(fù)位以及手動復(fù)位。本文選擇的是自動復(fù)位。

2.3 設(shè)計鍵盤接口電路

連接單片機和獨立鍵盤的時候，每個按鍵都對應(yīng)著固定的單片機I/O口，單片機系統(tǒng)的按鍵要求很多，那么采用按鍵對應(yīng)的I/O口資源就很多了。通常情況下單片機系統(tǒng)里面有著十分重要的I/O口資源，如果要達到I/O口線節(jié)約的目的，矩陣鍵盤是最好的選擇。本系統(tǒng)設(shè)置了的按鍵有16個，所以矩陣鍵盤用的是44型的。

2.4 系統(tǒng)顯示電路設(shè)計

該部分用到的顯示器件是LCD1602，1602字符型液晶是點陣型液晶中的一種，顯示部分包括了兩行，字符的組成包括了115甚至是75字符位，點陣字符位與字符顯示都是一一對應(yīng)的。1602型液晶接口信號如表1所示。

2.5 設(shè)計控制電路輸出

當前室溫需要比設(shè)置的溫度低，可以對系統(tǒng)工作進行自動驅(qū)動加熱，如果室溫是超過了設(shè)置的溫度時可以對系統(tǒng)工作進行自動驅(qū)動制冷。當設(shè)置P2^6腳以及P2^7腳成低電平的時候，室溫是小于設(shè)定溫度的時候，設(shè)定P2^7腳成高電平從而給加熱系統(tǒng)進行后級驅(qū)動，本文加熱系統(tǒng)是選擇了紅色LED，同時制冷系統(tǒng)選擇的是藍色LED，制冷系統(tǒng)驅(qū)動用到了P2^6腳。

2.6 溫度測量電路設(shè)計

測量溫度電路使用的溫度傳感器器件是DS18B20。來自美國DALLAS公司的溫度傳感器，DS18B20的特點是：性能高、體積小、功耗低、微處理器容易配置等優(yōu)點，溫度能夠直接進行轉(zhuǎn)化后，形成串行數(shù)字信號。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計

軟件設(shè)計包括的程序有溫度設(shè)置，溫度顯示，溫度初始化等等。

圖3 設(shè)置升溫的程序

3.1 溫度設(shè)定中斷流程

設(shè)定溫度主要涉及的程序有降溫和升溫。按下“升溫”的按鍵就可以實現(xiàn)溫度升高，單片機此時就會對溫度進行與上限30℃進行比較判斷，當溫度在這個范圍之類的時候，值就會升高1℃，以十進制的形式顯示，將新值顯示出來。設(shè)置升溫的程序如圖3所示。

當降溫的時候，第一步是比較溫度和溫度下限，當溫度在10℃以下的時候，如果是不超過10℃，那么就返回，如果是在10℃以上，那么溫度值就會下降1℃。也是以十進制形式將新值顯示。

結(jié)語：隨著社會的飛速發(fā)展，人們生活水平的逐漸提高，人們針對高科技產(chǎn)業(yè)有了更高的需求，市場上的產(chǎn)品逐漸實現(xiàn)生活智能化以及人性化。本文設(shè)計的基于單片機的空調(diào)溫度控制器，可以滿足人們隨時進行溫度控制，當天氣炎熱時可以按下降溫按鈕，給人舒適感，當天氣寒冷時，可以按下升溫按鈕，從而實現(xiàn)溫暖感，因此這個過程中與室內(nèi)溫度分不開的。

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